直流電機的基本原理和結構

1、第二章第二章 直流電機直流電機2.1直流電機的工作原理和基本結構直流電機的工作原理和基本結構2.2直流電樞繞組（難點）直流電樞繞組（難點）2.3空載和負載時直流電機的磁場（難點重點）空載和負載時直流電機的磁場（難點重點）2.4直流電機的感應電動勢和電磁轉矩（重點）直流電機的感應電動勢和電磁轉矩（重點）2.5直流電機的基本方程（重點）直流電機的基本方程（重點）2.6直流發(fā)電機的運行特性（重點）直流發(fā)電機的運行特性（重點）2.7直流電動機的運行特性（重點）直流電動機的運行特性（重點）2.8直流電動機的起動、調速和制動直流電動機的起動、調速和制動1.掌握直流電機的基本工作原理2.了解直流電機的的基本

2、結構3.掌握直流電機的額定值本節(jié)基本要求直流電機的基本工作原理和基本結構概述直流電機的基本工作原理直流電機的基本結構直流電機的型號和額定值主要內容直流電機的基本工作原理和基本結構1.1 概述直流電機的基本工作原理和基本結構u直流電機是根據電磁感應定律和電磁力定律實現(xiàn)機械能與直流電能轉換的電器設備u分類：直流電機直流發(fā)電機：直流電動機：機械能電能電能機械能u用途：直流發(fā)電機：電源 勵磁機 信號傳遞測速發(fā)電機 1.1 概述直流電機的基本工作原理和基本結構u用途：直流電動機：動力用-直流電動機 信號傳遞直流伺服電動機 u優(yōu)點：直流發(fā)電機：波形平滑性好，電磁干擾小直流電動機： 調速范圍寬，平滑性好；

3、起動、過載、制動轉矩大； 易于控制，可靠性高； 調速時能量損耗小，經濟，系統(tǒng)成本低。1.1 概述直流電機的基本工作原理和基本結構u缺點：u應用實例：直流發(fā)電機：直流電動機的電源、同步機的勵磁、電鍍、電解、電冶煉等的直流電源直流電動機： 給粉系統(tǒng)、卷揚機、大型機床、電力機車、電車、電氣機車牽引、造紙、紡織拖動、吊車、挖掘機械、軋鋼機、船舶推進等成本高、結構和工藝復雜、維修困難、安全可靠性差。 u發(fā)展趨勢：直流發(fā)電機逐步被電力電子整流電源所取代；直流電動機逐步被交流電動機所取代；1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理1.2 直流電機的基本工作原理直流

4、電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理通過換向片，電刷A總與位于N極下的導體相連，極性為正。電刷B總與位于S極下的導體相連，極性為負1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理l線圈中的電動勢和電流均為交流xxeB lvBl通過換向片，電刷固定接于某一磁極下的導體l換向器將電樞繞組中的交流電轉化為電刷兩端的直流電1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理增加導體可減小感應電動勢的脈動。增加導體可減小感應電動勢的脈動。當有足夠多的線圈和換向片時，可當有足夠多的線圈和換向片時，可獲得穩(wěn)定直流電勢。當

5、每極下導體獲得穩(wěn)定直流電勢。當每極下導體數大于數大于8時，脈動可小于時，脈動可小于1%。1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理n結論：結論：1）電樞繞組內電勢、電流為交流電；）電樞繞組內電勢、電流為交流電；2）電刷間為直流電勢。繞組中感應電勢與電流方向一致；）電刷間為直流電勢。繞組中感應電勢與電流方向一致；3）電樞電流產生的磁場在空間上是恒定不變的磁場；）電樞電流產生的磁場在空間上是恒定不變的磁場；4）產生的電磁轉矩與轉子轉向相反，）產生的電磁轉矩與轉子轉向相反， 為制動性質；為制動性質；5）原動機克服電磁制動轉矩作功，將機械能轉換為電能。）原動

6、機克服電磁制動轉矩作功，將機械能轉換為電能。1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構二、直流電動機的工作原理在直流電動機中，雖然外加電源為直流，但通過換向器的作用，導體中的電流將隨其所處磁極極性的改變而同時改變其方向，從而使電磁轉矩的方向始終保持不變。即線圈中的電流是交變的，但產生的電磁轉矩方向是恒定的。 xfB li1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構二、直流電動機的工作原理1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構二、直流電動機的工作原理1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構n結論：結論：1）外施電

7、壓、電流是直流，）外施電壓、電流是直流， 電樞繞組內電流是交流；電樞繞組內電流是交流；2）電樞繞組中感應電勢與電流方向相反；）電樞繞組中感應電勢與電流方向相反；3）線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。）線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。 電樞電流產生的磁電樞電流產生的磁場在空間上是恒定不變的；場在空間上是恒定不變的；4）產生的電磁轉矩與轉子轉向相同，）產生的電磁轉矩與轉子轉向相同， 為驅動性質；為驅動性質；5）電磁轉矩克服負載轉矩作功，將電能轉換為機械能。）電磁轉矩克服負載轉矩作功，將電能轉換為機械能。二、直流電動機的工作原理1.2 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構三、直流電機

8、的可逆原理n同一臺直流電機， 通過改變外界條件，既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行。在電機理論中稱為可逆原理。 n如果用原動機拖動電樞旋轉，可以從電刷端引出直流電動勢而作為直流電源對負載供電，此為發(fā)電機運行。n如果在電刷端外加直流電壓，則可以帶動軸上的機械負載旋轉，從而把電能轉變成機械能，此為電動機運行。1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構主要由定子、轉子兩部分組成直流電機定子轉子電樞鐵心軸承換向器風扇轉軸電樞繞組機座換向極主磁極電刷裝置端蓋主極鐵心勵磁繞組刷桿 電刷 刷握刷桿座(產生勵磁磁場)(產生電動勢，流過電流，產生電磁轉矩)1.3 直流電機的基本結構直流電

9、機的基本工作原理和基本結構1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構軸承機座轉子電樞主磁極電刷換向器接線盒轉子軸端蓋勵磁繞組1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構NSNS1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構23 n N極和S極成對出現(xiàn)且沿圓周均勻交替分布； n 極對數：N極或S極的個數，通常用 p 表示； n 極數：主磁極的個數，等于 2p 。p=2 即即4極電機極電機1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本

10、結構25 一、主磁極l作用：產生主磁場 l構成：主極鐵心：11.5mm厚的鋼板 勵磁繞組：用絕緣銅線構成 主磁極鋼板沖片（1-1.5mm厚）主磁極由鋼板沖片疊壓而成勵磁繞組套在主磁極極身上1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構26 一、主磁極1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構27 二、換向極（附加極）l作用：改善換向l構成：鐵心：整塊鋼或鋼板 繞組：和電樞繞組串聯(lián)l位置：兩個主磁極的中心線上幾何中心線l個數：一般和主極個數一樣。也有是主極個數的一半。1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構28 三、機座l作用：固定主磁極、換向極和端

11、蓋等 主磁路的一部分（磁軛） l構成：鑄鋼或厚鋼板焊接四、電樞鐵心l作用：主磁路 安放電樞繞組 l構成：硅鋼片迭成 電樞鐵心沖片 (0.35-0.5mm厚) （硅鋼片）涂絕緣漆沖片疊壓而成均勻開槽1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構29 五、電樞繞組六、換向器l作用：將線圈里的交流電勢變?yōu)殡娝⒍说闹绷麟妱?。或把外加的直流電流變?yōu)榫€圈中的交流電流。 l構成：銅片組成，用云母絕緣l作用：感應電動勢和通過電流，實現(xiàn)能量轉換l構成：按一定規(guī)律連接的絕緣銅線構成1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構30 換向器換向器1.3 直流電機的基本結構直流電機的基本工作原

12、理和基本結構31 七、電刷裝置l作用：保持和換向器的滑動接觸，與換向器配合，將線圈中的交流電勢變?yōu)殡娝⑸系闹绷麟妱輑構成：電刷、刷握、刷桿、刷桿座l個數：與磁極個數相同。 1.4 直流電機的型號和額定值直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流電機的型號（Z）型號表明電機的系列及主要特點。知道了電機的型號，便可從相關手冊及資料中查出該電機的有關技術數據。 1.4 直流電機的型號和額定值直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流電機的型號（Z）1.4 直流電機的型號和額定值直流電機的基本工作原理和基本結構二、直流電機的額定值1額定功率PN （W或kW）：電機在額定運行時的輸出功率。 發(fā)電機：電刷間輸出的電功率。 PNUNIN 電動機：軸上輸出的機械功率。 PNUNINN 2額定電壓UN （V）：額定運行狀況下，直流發(fā)電機的輸出電壓或直流電動機的輸入電壓。 3額定電流IN （A）：額定電壓和額定功率時允許電機長期輸入（電動機）或輸出（發(fā)電機）的線端電流。1.4 直流電機的型號和額定值直流電機的基本工作原理和基本結構二、直流電機的額定值3額定電流IN （A） 直流發(fā)電機：I N P N 1